專利名稱：濺射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濺射裝置，尤其是可以穩(wěn)定地進(jìn)行自濺射的DC磁控管濺射裝置。
背景技術(shù)：
隨著近年布線圖案的細(xì)微化，需要進(jìn)一步提高覆層表面的均勻性。作為實(shí)現(xiàn)上述 要求的一個(gè)方法，例如可使用公知的利用SIP (Self-Ionized Plasma)技術(shù)的DC磁控管濺 射裝置。應(yīng)用上述SIP技術(shù)，通過(guò)在電子約束能力較高的磁場(chǎng)中施加高電壓，可得到高密度 的等離子體。作為可穩(wěn)定地進(jìn)行上述自濺射的裝置，公知的有專利文獻(xiàn)1所述的下述構(gòu)成在 靶的濺射面的背面?zhèn)仍O(shè)置磁鐵組合件以在靶濺射面的前方形成磁場(chǎng)，同時(shí)在真空腔的側(cè)面 設(shè)置線圈，通過(guò)線圈用電源給該線圈通電使相對(duì)濺射面產(chǎn)生垂直的磁場(chǎng)，以促進(jìn)從靶上飛 濺的原子的離子化。但是，在上述專利文獻(xiàn)1記載的裝置中，因?yàn)榱硗庠O(shè)置給線圈通電的電源，故會(huì)導(dǎo) 致濺射裝置的高成本問(wèn)題。并且，為了調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)度和磁場(chǎng)的方向，還需要具備控制線圈 通電電流的電流控制電路，使成本進(jìn)一步提高。專利文獻(xiàn)1 特開(kāi)2000-144411號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的問(wèn)題是提供一種低成本的濺射裝置，其可促進(jìn)從靶上飛濺的原子的離子 化以進(jìn)行穩(wěn)定的自濺射。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的濺射裝置，其特征在于，包括與在真空腔內(nèi)應(yīng)處理的 基板相對(duì)配置的靶，在所述靶的濺射面的前方形成磁場(chǎng)的磁鐵組合件，以及向所述靶施加 負(fù)直流電位的第一電源；在所述靶的濺射面的背面?zhèn)仍O(shè)置的第一線圈，所述第一線圈電連 接在所述第一電源和所述靶的輸出之間；當(dāng)由所述濺射電源向所述靶施加負(fù)電位時(shí)，所述 第一線圈被通電并在濺射面的前方產(chǎn)生磁場(chǎng)。根據(jù)本發(fā)明，例如通過(guò)第一電源對(duì)靶施加預(yù)設(shè)的規(guī)定的負(fù)電位，則與靶上所施加 的電位和等離子體的阻抗對(duì)應(yīng)的電流流過(guò)第一線圈，產(chǎn)生磁場(chǎng)。據(jù)此，可增減由磁鐵組合件 在靶的濺射面的前方產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度。此時(shí)，適當(dāng)調(diào)節(jié)對(duì)靶的施加電力以控制第一線圈 上通過(guò)的電流，或改變第一線圈中通過(guò)的電流的方向，即可在相對(duì)靶的濺射面產(chǎn)生任意強(qiáng) 度的垂直磁場(chǎng)。根據(jù)本發(fā)明，由于采用了向靶施加負(fù)電位時(shí)所述第一線圈被通電的構(gòu)成，故不需 要使用線圈用電源，此外，可根據(jù)對(duì)靶的施加電力而增減第一線圈的電流，所以不需要第一 線圈的電流控制電路，可進(jìn)一步降低成本。本發(fā)明優(yōu)選具有下述構(gòu)成還包括電極，其設(shè)置在真空腔內(nèi)，在濺射面前方所述 靶與所述基板之間圍成一個(gè)空間；以及在所述電極上施加正的直流電位的第二電源；沿所 述真空腔的側(cè)壁設(shè)置第二線圈，所述第二線圈電連接在所述第二電源和所述電極的輸出之3間；當(dāng)由所述第二電源向所述電極施加正電位時(shí)，所述第二線圈被通電并在濺射面的前方 產(chǎn)生磁場(chǎng)。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)第二電源使電流通過(guò)第二線圈對(duì)電極施加規(guī)定的正電位，則可 在靶和基板之間的空間中產(chǎn)生磁場(chǎng)。此時(shí)，適當(dāng)調(diào)節(jié)對(duì)電極的施加電力以控制第二線圈上 通過(guò)的電流，或改變第二線圈中通過(guò)的電流的方向，即可在相對(duì)靶的濺射面產(chǎn)生任意強(qiáng)度 的垂直磁場(chǎng)。其結(jié)果是可促進(jìn)從靶上飛濺的原子的離子化以進(jìn)行穩(wěn)定的自濺射，實(shí)現(xiàn)低成 本的濺射裝置。另外，優(yōu)選采用分別具有切換裝置的構(gòu)成，用以切換向所述第一和第二線圈的通 電，可隨意實(shí)現(xiàn)第一和第二兩個(gè)線圈的通電。此時(shí)，不僅是通電的切換，也可優(yōu)選為切換線 圈中電流的方向。
具體實(shí)施例方式以下參照


本發(fā)明的濺射裝置。如圖1所示，濺射裝置1為可進(jìn)行自濺射 的DC磁控管濺射式裝置，具有可形成真空氣氛的真空腔2。真空腔2的頂部設(shè)有陰極單元 C。陰極單元C具有靶3，以及在靶3的濺射面3a前方形成磁場(chǎng)的磁鐵組合件4。根據(jù)在處理基板W上成膜的成分，靶3由適當(dāng)選擇的材料、例如Cu制，以公知的方 法制成規(guī)定的形狀。靶3電連接在第一電源即DC電源5上，被施加規(guī)定的負(fù)電位。磁鐵組 合件4配置在濺射面3a的背面一側(cè)，具有與靶3平行設(shè)置的板狀軛鐵4a，以及在該軛鐵如 的上面可交替改變靶的極性而同心設(shè)置的環(huán)狀磁鐵4b、4c。并且，磁鐵4b、4c的形狀和個(gè) 數(shù)，可根據(jù)在靶3的前方形成的磁場(chǎng)而適當(dāng)選擇，例如可以為薄片狀或棒狀，以及上述的適 當(dāng)組合。另外，軛鐵如的中央部(本實(shí)施例中位于通過(guò)靶3的中心的中心線上)上，設(shè)有 第一線圈6，其由導(dǎo)線6b纏繞在圓柱狀磁性芯材6a的周圍而形成。并且，第一線圈6的位 置，可根據(jù)磁鐵組合件4b、如的位置適當(dāng)變更。導(dǎo)線6b的兩端借助切換開(kāi)關(guān)7 (切換裝置) 電連接在由DC電源5到靶3的輸出上。當(dāng)通過(guò)DC電源5對(duì)靶3施加預(yù)設(shè)的規(guī)定的負(fù)電位 時(shí)，則與靶3上所施加的電位和等離子體的阻抗對(duì)應(yīng)的電流流過(guò)第一線圈6，產(chǎn)生磁場(chǎng)。此 處，雖然省略了圖示，但優(yōu)選設(shè)置具有公知結(jié)構(gòu)的另一切換開(kāi)關(guān)，構(gòu)成為使第一線圈6中電 流的方向可以反轉(zhuǎn)。據(jù)此，可以增減通過(guò)磁鐵組合件4在靶3的濺射面3a的前方產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度。 此時(shí)，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定導(dǎo)線6b的圈數(shù)并適當(dāng)調(diào)節(jié)對(duì)靶3的施加電力控制通過(guò)第一線圈6的電 流，或改變第一線圈6中的電流方向，可相對(duì)靶3的濺射面3a產(chǎn)生規(guī)定強(qiáng)度的垂直磁場(chǎng)。根據(jù)本實(shí)施例，由于采用了向靶3施加負(fù)電位時(shí)第一線圈6被通電的構(gòu)成，故不需 要使用線圈用電源。此外，可根據(jù)對(duì)靶3的施加電力而增減第一線圈6的電流，所以不需要 第一線圈6的電流控制電路，可實(shí)現(xiàn)低成本。另外，在真空腔2的底部上與靶3相對(duì)設(shè)置有臺(tái)部8，可對(duì)要處理的硅晶片等基板 W進(jìn)行定位并保持。臺(tái)部8電連接在具有公知結(jié)構(gòu)的高頻電源9上，在濺射中，可以對(duì)臺(tái)部 8、進(jìn)而對(duì)基板W施加偏壓電位。另外，真空腔2中設(shè)置有電極即離子反射板10，其在靶3的濺射面3a與基板S之 間的位置包圍濺射面3a前方的空間。離子反射板10具有大于靶3外徑的內(nèi)徑，大致呈圓柱狀，借助絕緣體IOa沿真空腔2的壁面安裝。離子反射板10與第二電極即另一 DC電源 11電連接，且被施加規(guī)定的正電位。在真空腔2的外側(cè)壁上設(shè)有第二線圈12，其由導(dǎo)線12b纏繞在配置于靶3和臺(tái)部 8之間的環(huán)狀磁性材料構(gòu)成的軛鐵1 上而形成。導(dǎo)線12b的兩端借助另一切換開(kāi)關(guān)(開(kāi) 關(guān)裝置)13電連接在由DC電源11到離子反射板10的輸出上。當(dāng)通過(guò)DC電源11對(duì)離子 反射板10施加規(guī)定的正電位時(shí)，則電流流過(guò)第二線圈12，離子反射板10上被施加規(guī)定的正 電位，在濺射面3a和基板W之間的空間中產(chǎn)生磁場(chǎng)。此處，雖然省略了圖示，優(yōu)選設(shè)置具有 公知結(jié)構(gòu)的另一切換開(kāi)關(guān)，以使第二線圈12中電流的方向可以反轉(zhuǎn)。如上所述，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定導(dǎo)線6b的圈數(shù)并適當(dāng)調(diào)節(jié)對(duì)離子反射板10的施加電力 控制通過(guò)第二線圈12的電流，或改變第二線圈12中的電流方向，可相對(duì)靶3的濺射面3a 產(chǎn)生規(guī)定強(qiáng)度的垂直磁場(chǎng)。其結(jié)果是可促進(jìn)從靶3上飛濺的原子的離子化以進(jìn)行穩(wěn)定的自 濺射，實(shí)現(xiàn)低成本的濺射裝置1。在真空腔2的側(cè)壁上設(shè)有導(dǎo)入氬氣等濺射氣體的氣管14，其另一端通過(guò)未圖示的 流量控制器與氣源連接。另外，在真空腔2上還連接有排氣管15a，其與連通渦輪分子泵及 回轉(zhuǎn)泵等構(gòu)成的真空排氣裝置15相連通。下面以使用上述濺射裝置1成膜時(shí)在基板W上形成Cu膜為例進(jìn)行說(shuō)明。首先，將 臺(tái)部8載置到基板W上之后，使真空排氣裝置15動(dòng)作將真空腔2內(nèi)吸真空到規(guī)定的真空度 (例如10_5Pa)。當(dāng)真空腔2內(nèi)的壓力達(dá)到規(guī)定值時(shí)，一邊向真空腔2內(nèi)以規(guī)定的流量導(dǎo)入 氬氣等濺射氣體，一邊由DC電源5向靶3施加規(guī)定的負(fù)電位(電力投入)，在真空腔2內(nèi)生 成等離子體氣氛。此時(shí)，切換切換開(kāi)關(guān)7給第一線圈6通電以產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)磁鐵組合件4 增加靶3的濺射面3a的前方產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度。并且，在由偏壓電源9向臺(tái)部8施加偏壓電位的同時(shí)，由DC電源11向離子反射板 10施加規(guī)定的正電位。此時(shí)，切換切換開(kāi)關(guān)13給第二線圈12通電，相對(duì)靶3的濺射面3a 生成垂直的磁場(chǎng)。隨后，使等離子體中的氬離子沖擊濺射面3a，濺射面3a被濺射，從濺射面3a上飛 濺出銅原子。如此，濺射粒子銅原子飛向基板W，在基板W表面附著、沉積。在濺射中，由于 磁鐵組合件4及第一第二兩線圈6、12產(chǎn)生的磁場(chǎng)，濺射面3a前方電離的電子和通過(guò)濺射 生成的二次電子被捕捉，在濺射面3a的前方等離子體的密度變大。另外，本實(shí)施方式中是以在靶3的背面中央部設(shè)置第一線圈6、在真空腔2的側(cè) 壁上設(shè)置第二線圈12的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說(shuō)明的，但不限于上述結(jié)構(gòu)，也可適當(dāng)設(shè)定線圈的位 置，并且，只要是給線圈通電產(chǎn)生磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)，都適用于本發(fā)明。

圖1本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的濺射裝置的剖面示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1，DC磁控管濺射裝置2，真空腔3，靶3a，濺射面5
4，磁鐵組合件5、11，DC電源(第一和第二各電源)6、12，第一和第二各線圈7、13，切換開(kāi)關(guān)(切換裝置)10，離子反射板(電極)C，陰極單元W,基板
權(quán)利要求
1.一種濺射裝置，其特征在于包括與在真空腔內(nèi)應(yīng)處理的基板相對(duì)配置的靶，在所 述靶的濺射面的前方形成磁場(chǎng)的磁鐵組合件，以及向所述靶施加負(fù)直流電位的第一電源；在所述靶的濺射面的背面一側(cè)設(shè)置第一線圈，所述第一線圈電連接在所述第一電源和 所述靶的輸出之間；當(dāng)由所述濺射電源向所述靶施加負(fù)電位時(shí)，所述第一線圈被通電并在 濺射面的前方產(chǎn)生磁場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的濺射裝置，其特征在于還包括電極，其設(shè)置在所述真空腔 內(nèi)，在濺射面前方所述靶與所述基板之間圍成的空間；以及第二電源，其在所述電極上施加 正直流電位；沿所述真空腔的側(cè)壁設(shè)置第二線圈，所述第二線圈電連接在所述第二電源和 所述電極的輸出之間；當(dāng)由所述第二電源向所述電極施加正電位時(shí)，所述第二線圈被通電 并在濺射面的前方產(chǎn)生磁場(chǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2記載的濺射裝置，其特征在于，還具有切換裝置，其交替切換地 給第一和第二的兩個(gè)線圈通電。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低成本的濺射裝置，其可促進(jìn)從靶上飛濺的原子的離子化以進(jìn)行穩(wěn)定的自濺射。其包括與在真空腔(2)內(nèi)應(yīng)處理的基板W相對(duì)配置的靶(3)，在靶的濺射面的前方形成磁場(chǎng)的磁鐵組合件(4)，以及向靶施加負(fù)的直流電位的DC電源(5)。在靶的濺射面的背面一側(cè)的中央?yún)^(qū)域設(shè)置第一線圈(6)，所述第一線圈電連接在所述第一電源和所述靶的輸出之間；當(dāng)由所述濺射電源向所述靶施加負(fù)電位時(shí)，所述第一線圈被通電并在濺射面的前方產(chǎn)生磁場(chǎng)。
文檔編號(hào)C23C14/35GK102046837SQ20098011932
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月11日
發(fā)明者佐野昭文, 森大介, 森本直樹, 近藤智保, 長(zhǎng)嶼英人 申請(qǐng)人:株式會(huì)社愛(ài)發(fā)科